晶闸管的基本特性课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.静态特性,晶闸管的,伏安特性,图1-8 晶闸管的伏安特性,I,G2,I,G1,I,G,1.3.2,晶闸管的基本特性,1.静态特性 晶闸管的图1-8 晶闸管的伏安特性1.,1,Power Electronics,1.3.2晶闸管的基本特性（静态、动态、）,1.静态特性,承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。,承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。,晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。,要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。,Power Electronics1.3.2晶闸管的基本特性,2,1)正向特性(第I象限),正向阻断状态,I,G,=0时，晶闸管两端受正向电压,只有很小的正向漏电流流过.,晶闸管的伏安特性,1.3.2,晶闸管的基本特性,I,G2,I,G1,I,G,正向电压超过临界极限,正向转折电压,U,bo,则漏电流急剧增大器件开通。,1)正向特性(第I象限)晶闸管的伏安特性1.3.2 晶闸,3,随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。,导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿。,晶闸管本身的压降很小，在1V左右。,1.3.2,晶闸管的基本特性,正向导通,导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值,I,H,以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。,I,H,称为维持电流。,维持电流,I,H,随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。1.3.2 晶闸管,4,2),反向特性(第III象限),晶闸管的伏安特性,1.3.2,晶闸管的基本特性,晶闸管受反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性。,2)反向特性(第III象限)晶闸管的伏安特性1.3.2,5,1.3.2,晶闸管的基本特性,晶闸管处于反向阻断状态时,极小的反相漏电流流过。,当反向电压超过一定限度(达到反向击穿电压),外电路如无限制措施,则反向漏电流急剧增加,导致晶闸管发热损坏。,反向阻断,反向击穿,1.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管处于反向阻断状态时极小的,6,2.动态特性,晶闸管的开通和关断过程波形,1.3.2,晶闸管的基本特性,2.动态特性晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2 晶闸管的,7,晶闸管的开通和关断过程波形,1.3.2,晶闸管的基本特性,1)开通过程,延迟时间,t,d,上升时间,t,r,t,rr,t,gr,t,d,t,r,门极电流阶跃时刻开始,到阳极电流上升到稳态值的10%的时间。,阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间。,晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2 晶闸管的基本特性1),8,c)开通时间,t,gt,t,gt=,t,d+,t,r,（1-6）,普通晶闸管延迟时为0.51.5,s，上升时间为0.53,s。,c)开通时间tgt,9,t,rr,t,gr,t,d,t,r,trrtgrtdtr,10,2)关断过程,反向阻断恢复时间,t,rr,晶闸管的开通和关断过程波形,1.3.2,晶闸管的基本特性,正向阻断恢复时间,t,gr,正向电流降为零到反向恢复电流衰减至接近于零的时间,晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力所需要的一段时间,t,rr,t,gr,2)关断过程晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2 晶,11,t,rr,t,gr,trrtgr,12,实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能力，电路才能可靠工作,。,关断时间,t,q,t,q=,t,rr+,t,gr,两点注意事项,在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导通。,普通晶闸管的关断时间约几百微秒,实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸,13,(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区,(2).保证晶闸管可靠关断的门极电流、电压应位于不,触发区或加反偏电压,(3).晶闸管正偏电压一般不大于10 v,反偏电压不大于5,v,。,3 门极伏安特性（PN结特性）,(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区3 门极,14,1.3.3晶闸管的主要参数,晶闸管承受此电压时不自动开通也不反向击穿。,晶闸管额定电压的选择应为实际承受电压的23倍。,所留裕量用于防止电路中可能出现的操作过电压,额定电压U,DRM,规定：在环境温度为40,C和规定的冷却条件下，带,电阻性负载的单相工频半波整流电路中，管子全导,通（C）而稳定结温不超过额定值所允许的,最大电流平均值。,2 额定电流I,T（AV）,平均值,1.3.3晶闸管的主要参数晶闸管承受此电压时不自动开通也不反,15,I,T(AV),晶闸管电流,发热量,有效值,平均值,IT(AV)晶闸管电流发热量有效值平均值,16,管子额定电流的选择：,(1)按电流有效值相等的原则选择晶闸管,(2)留裕量，取1.5-2倍后取整,(3)额定电流等级：,50A以下-1、5、10、20、30、40、50A；,1001000A-100、200、300、400、500、600、800、1000A。,管子额定电流的选择：,17,3 门极触发电流I,GT,/触发电压U,GT,例：,GD,0.4mA.U,GD,=0.3v,T,=570mA,V,GT,3.5v,U,GFM,=10V,U,GRM,=5v,P,G(AV),=0.5w,参数受温度影响大,3 门极触发电流IGT/触发电压UGT例：,18,从减小损耗和发热的情况出发，,（）,越小越好，,一般为1.5v。,4 通态平均压降（管压降）,（）,：维持管子继续导通的最小电流。,：触发管子导通后，去除触发信号时阳极电流必须,达到的最小值。,5 维持电流与掣住电流,从减小损耗和发热的情况出发，（）越小越好，4 通态,19,普通晶闸管,ton约6us,快速晶闸管ton约1us。,普通晶闸管toff数十数百,u,s,快速晶闸管toff约10us,开通较关断时间短,工频电路可不考虑开关时间,（）断态电压临界上升率dv/dt及通态电流临界上,升率di/dt,由于结电容效应，dv/dt太大可能引起误导通,dv/dt分级：(最低级)：,v/us,G(最高级)：1000v/us,（）开通时间,ton与关断时间toff,6 动态参数,普通晶闸管ton约6us,快速晶闸管ton约1us。（）,20,di/dt,太大将导致器件局部过热损坏,门极在芯片侧部(螺栓型）,门极在芯片中部（平板型）,di/dt太大将导致器件局部过热损坏门极在芯片侧部(螺栓型）,21,7 额定结温,jm,结温,开通损耗,通态损耗,关断损耗,断态损耗,门极损耗,7 额定结温jm结温开通损耗,22,例:,KP200-8B 表示额定电流200A/额定电压,800V/管压降0.4v0.5v的普通晶闸管,管压降等级,额定电压等级,额定电流,普通型快开型,逆导型可关断型,双向型,8 型号,例:KP200-8B 表示额定电流200A/额定电压管压,23,本章思考题,1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式以外还有？,2.晶闸管象二极管一样具有可控的什么特性？,3.为了保证晶闸管可靠与迅速关断，通常在管子阳极电压下降为零之后，在门极采取什么措施？,4.型号为KP10-1000晶闸管的额定容量是多少？,5.如何选择晶闸管的容量？,6.在分析了晶闸管的主要参数后，你使用晶闸管时应注意什么？,本章思考题1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式以外,24,1.双向晶闸管,（Triode AC SwitchTRIAC或Bidirectional triode thyristor）,图1-10 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性,a)电气图形符号 b)伏安特性,晶闸管的派生器件,1.3.4,1）电路符号与特性,a),b),T1,T2,G,G,T1,T2,G,I,I,G,=0,1.双向晶闸管（Triode AC SwitchTRI,25,有两个主电极T1和T2，一个门极G。,正反两方向均可触发导通,双向晶闸管在第和第III象限有对称的伏安特性。,应用：交流调压电路、固态继电器（SSR）和交流电机调速等领域。,额定电流不用平均值而用有效值来表示（因为用在交流电路中）。,可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。,2）特点,说明：比用一对反并联晶闸管经济，且控制电路简单，,有两个主电极T1和T2，一个门极G。正反两方向均,26,2.光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）,图1-12 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性,a)电气图形符号 b)伏安特性,晶闸管的派生器件,1.3.4,a),b),1)电路符号和特性,A,K,G,2.光控晶闸管（Light Triggered Thyri,27,利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸,管,又称光触发晶闸管.,小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子.,大功率光控晶闸管则还带有光缆，光缆上装有 作为触发光源的发光二极管或半导体激光器.,光触发,主电路与控制电路绝缘，抗电磁干扰.,2)特点,应用:高压大功率的场合，如高压直流输电,高压核聚变装置.,利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸 小功率光控晶闸管,28,1 型号KP-100-3（I,Tav,=100A,额定电压300V）的晶闸管，维持电流IH=4mA,使用在以下电路中是否合适(通过计算确定)？,2 教材P42.题3.,题4.,作业,3 作业要求,1 型号KP-100-3（ITav=100A,额定电压,29,